金屬腐蝕理論和腐蝕控制答案解析(編輯修改稿)
2025-07-25 00:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 當(dāng)|ic|=5103時(shí)，lg|ic|=, 當(dāng)|ic|=103時(shí)，lg|ic|=3, 當(dāng)|ic|=時(shí)，lg|ic|=, 當(dāng)|ic|=時(shí)，lg|ic|=2, 極化曲線如下：(2) 由圖知直線斜率即為Tafel斜率bc，截距為氫過電位a。①：斜率∴Tafel斜率bc==當(dāng)|ic|取1時(shí)有= ，即氫過電位a= ∴由塔菲爾公式： ，得：= i0 則：lg i0 = 即i0 =108 A/m2②對于Pt1mol/L H2SO4 有：斜率∴Tafel斜率bc= V當(dāng)|ic|取1時(shí)有= ，即氫過電位a= ∴由塔菲爾公式： ， 代入有：= i0得=(3 ) 當(dāng)極化值ΔE=10mv時(shí)，屬于微極化范疇，由Fanardy方程式 ：i=η/Rf①：Rf=RT/（i0nF）=298/（96500）=105ΩiHg=η/Rf =105 =108 A/m2②對于Pt1mol/L H2SO4 有：Rf=RT/（i0nF）=298/（96500）=104ΩiPt=η/Rf =104=16 A/m24. 鉑電極在充氧的中性水溶液中進(jìn)行陰極極化，電極表面發(fā)生氧離子化反應(yīng)。利用氧離子化反應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)(bc = ，i0 = 106 mA/cm2 = 105A/m2)，計(jì)算當(dāng)189。ic189。= 7102 mA / cm2時(shí)，陰極極化過電位h，其中濃度極化過電位h濃和活化極化過電位h活各占多大比例？擴(kuò)散層厚度取d = 102cm。比較氫電極反應(yīng)和氧電極反應(yīng)的陰極極化特征。解： 濃度極化時(shí)有：極限擴(kuò)散電流密度時(shí)代入數(shù)據(jù)，則有：∴活化極化時(shí)有：∴陰極極化的過電位∴有：所以氧電極受濃度極化與活化極化共同控制，其中活化極化占大部分，而氫電極主要受活化極化控制。5. 一個(gè)活化極化控制腐蝕體系，陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)的交換電流密度為；Tafel斜率為bc、ba；腐蝕電位滿足條件EeaEcorEec。設(shè)加入陰極性緩蝕劑，使陰極反應(yīng)受到抑制，陰極反應(yīng)交換電流密度改變?yōu)?。假定其他參?shù)都不改變，此時(shí)腐蝕電位負(fù)移到E162。cor，腐蝕電流密度下降到i162。cor。(1) 作加入緩蝕劑前后腐蝕體系的極化曲線圖。(2) 用圖解法求腐蝕電流密度的變化r = i162。cor / icor和腐蝕電位的變化DE = E162。cor – Ecor。解：極化曲線如右圖；由（1）的極化曲線利用圖解法求解得：在△ABC中，則有：,分別為未加入緩蝕劑時(shí)陽極反應(yīng)和加入緩蝕劑后陰極反應(yīng)的斜率：根據(jù)由圖可知有：6. 一個(gè)陽極反應(yīng)受活化極化控制、陰極反應(yīng)受濃度極化控制的腐蝕體系，陰極反應(yīng)的極限擴(kuò)散電流密度為id，腐蝕電位為Ecor。由于攪拌使陰極反應(yīng)的極限擴(kuò)散電流密度上升到i162。d，陽極反應(yīng)參數(shù)不變；腐蝕電位正移到E162。cor。(1) 作腐蝕體系的極化曲線圖。(2 ) 用圖解法求腐蝕電位變化DE = E162。cor – Ecor。解：（1）極化曲線如右圖；（2）由（1）極化曲線可知，在△ABC中 陽極反應(yīng)的斜率第 五 章思考題：，與電極反應(yīng)極化性能的關(guān)系；過電位和電極反應(yīng)速度的關(guān)系。動力學(xué)方程的一般表達(dá)式；Tafel方程式的數(shù)學(xué)形式、圖形表示以及適用條件；極限擴(kuò)散電流密度的計(jì)算。答：析氫腐蝕的陰極反應(yīng)是氫離子的還原反應(yīng)，發(fā)生電學(xué)腐蝕的條件是發(fā)生析氫腐蝕的體系包括標(biāo)準(zhǔn)電位負(fù)值很大的活潑金屬；大多數(shù)工程上使用的金屬，如Fe在酸性溶液中，正電性的金屬一般不會發(fā)生析氫腐蝕。但是當(dāng)溶液之中含有絡(luò)合劑使金屬離子活度很低時(shí)正電性金屬也可能發(fā)生析氫腐蝕。析氫腐蝕的陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)都要受活化極化控制，其電極反應(yīng)的阻力表現(xiàn)為交換電流密度的大小，比較電極反應(yīng)的阻力，則只需比較交換電流密度。因?yàn)闅潆x子還原反應(yīng)受活化極化控制，因此析氫反應(yīng)符合Tafel公式:=ablg 其中影響析氫反應(yīng)動力的有a值，即與 有關(guān)，與材料本身及狀態(tài)，環(huán)境PH值等有關(guān)。所以綜合其影響因素有：pH值，溫度，及溶液中其他組分，金屬本身雜質(zhì)，陰極還原面積，表面狀態(tài)等。2. 對受氧擴(kuò)散控制的吸氧腐蝕體系，當(dāng)id增加到一定程度，陰極反應(yīng)將由濃度極化控制轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛葮O化與活化極化共同影響。這種控制特征的變化與電極金屬材料有什么關(guān)系？用極化圖進(jìn)行分析。答：在《id時(shí)，D2的還原反應(yīng)受活化極化控制，當(dāng)增加到約id時(shí)，還原反應(yīng)受活化極化與濃度極化共同控制。當(dāng)id增大到陽極極化曲線的交點(diǎn)，越出了氧化擴(kuò)散控制電位，則自然狀態(tài)下陰極反應(yīng)不再受濃度極化控制，如曲線3所示。與陽極極化曲線的交點(diǎn)在混合控制電位區(qū)間，必須考慮活化極化作用。在分析腐蝕速度的影響因素時(shí)，應(yīng)包括氧化極限擴(kuò)散電流密度id和還原反應(yīng)交換電流密度兩方面。3. (1) 在pH = 0的除氧硫酸銅溶液中()，銅能否發(fā)生析氫腐蝕生成Cu2+？如果能發(fā)生，腐蝕傾向是多少伏？(2) 在pH = 10的除氧氰化鉀溶液中()，銅能否發(fā)生析氫腐蝕？如果能發(fā)生，腐蝕傾向是多少伏？設(shè)腐蝕生成的[Cu(CN)2]離子的活度等于104mol/L，已知電極反應(yīng) Cu + 2CN = [Cu(CN)2] + e的標(biāo)準(zhǔn)電位E0 = 。解（1）由題意可知，銅的氧化反應(yīng)為Cu=＋2e 查表知，銅電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位=則銅的氧化反應(yīng)的平衡電位為Eea=＋ln/Cu =＋ =又在PH=0的除氧硫酸銅溶液中有2＋2e = 析氫反應(yīng)的平衡電位Eec=＋ln/PH2得Eec=－PH=0=0V由電位比較準(zhǔn)則知Eea Eec，所以銅不可能發(fā)生析氫腐蝕生成。（2）由題意可知，銅的氧化反應(yīng)為 Cu＋2=＋e該電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位=則銅氧化反應(yīng)的平衡電位為Eea=＋ln /([ ][ ]) =＋ =在PH=10的除氧硫酸銅溶液中有2＋2e = 析氫反應(yīng)的平衡電位Eec=－PH=10=由電位比較準(zhǔn)則知EecEea，所以銅能發(fā)生析氫腐蝕。其腐蝕傾向
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